DE3822956A1

DE3822956A1 - Elektrische stromverdichtung zur erhoehung des wirkungsgrades von energie-direktumwandlern

Info

Publication number: DE3822956A1
Application number: DE3822956A
Authority: DE
Inventors: Robert Beckers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-07-07
Filing date: 1988-07-07
Publication date: 1989-04-27

Description

Elektrische Stromverdichtung zur Erhöhung des Wirkungs grades von Energie-Direktumwandlern.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Stromver dichtung, welche, in Verbindung mit einem Direktumwandler, wie Thermoelement, Thermionik-Konverter, Solarzellen und andere, den Umwandlungswirkungsgrad von Wärme- bzw. Strah lungsenergie in elektrische Energie erhöht.

Der niedrige Wirkungsgrad von Thermoelementen, Thermionik- Konvertern, Solarzellen und anderen Direktumwandlern hat die breite Anwendung als Stromerzeuger bisher verhindert. Deshalb sind mobile Stromerzeuger in der Regel von mechani schen Wärmekraftmaschinen angetriebene Generatoren.

Wie für Gas-Wärmekraftmaschinen, zur Erzielung eines höheren Wirkungsgrades, eine Verdichtung des Arbeitsmittels "Gas" erforderlich ist, wird, analog der Gasverdichtung in Wärme kraftmaschinen, durch eine Verdichtung des Arbeitsmittels "Elektronen" in Energie-Direktumwandlern, der Umwandlungs wirkungsgrad von Wärme- beziehungsweise Strahlungsenergie in elektrische Energie erhöht.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veran schaulicht:

Ein von einem Direktumwandler Ew, z. B. Thermoelement, erzeugter elektrischer Strom beginnt, z. B. über den Tran sistor T 1 des Gleichspannungswandlers, durch die Primär wicklung WP 1 des Transformators zu fließen. Ist der Primär höchststrom erreicht, wird T 1 gesperrt; worauf das Trans formatormagnetfeld zusammenbricht. Der in der Sekundärwick lung WS 1 induzierte Strom fließt über den Gleichrichter D 1 in den Kondensator C. Anschließend beginnt T 2 zu öffnen. Da der Kondensator C mit dem Thermoelement Ew elektrisch in Reihe geschaltet ist, addieren sich Kondensator- und Thermo spannung, wodurch demzufolge ein höherer Strom durch T 2 und WP 2 fließt. Dementsprechend ist auch der induzierte Sekundärstrom in WS 2 höher, welcher über D 2 in den Konden sator C fließt. Dieser Vorgang wiederholt sich mit der addierten Kondensator- und Thermospannung wieder über T 1, WP 1 usw. Durch die Reihenschaltung: Kondensator C - Energie- Direktumwandler Ew, nimmt die Stromdichte im Direktumwandler höhere Werte an. (Die mit dem Direktumwandler in Reihe ge schaltete elektrische Gleichspannung kann auch, zur Er reichung einer höheren Stromdichte im Direktumwandler, aus einer anderen beziehungsweise fremden Quelle stammen.) Da zwischen Strom und Leistung ein quadratischer Zusammen hang besteht, (eine Erhöhung der Spannung bzw. des Stromes auf den doppelten Wert, bewirkt eine Leistungserhöhung auf den vierfachen Wert) erhöht sich die Leistung und damit der Wirkungsgrad des Direktumwandlers. Entsprechend der Lei stungserhöhung muß dem Direktumwandler natürlich auch mehr Wärme- bzw. Strahlungsenergie zu- bzw. abgeführt werden. (Eine, von einer äußeren elektrischen Spannungsquelle er zeugte, höhere Stromdichte in einem Thermoelement bewirkt ja zunächst den Peltiereffekt, mit einer sich abkühlenden und einer sich erwärmenden Kontaktstelle. Die je Zeiteinheit er zeugte bzw. absorbierte Wärmemenge ist proportional zur elek trischen Stromstärke. (Thiemig Taschenbuch "Energie-Direktum wandlung" Herausgegeben von Dr. Karl Joachim Euler. Verlag Karl Thiemig KG, München. Seiten 65 u. 66.) Um dem höheren Strom im Thermoelement eine positive Thermospannung zu ver leihen, muß die Temperatur der sich abkühlenden Kontaktstelle höher gehalten werden als die Temperatur der sich erwärmen den; also dem Thermoelement, gegenüber dem Verfahren ohne Vor spannung bzw. Stromverdichtung, eine größere Wärmemenge je Zeiteinheit zu- bzw. abgeführt werden. Da die Wärmeverluste, infolge Wärmeleitung durch die Thermoelementschenkel, nach wie vor gleichgeblieben sind, steht nun eine größere Wärme menge für den Energieumsatz zur Verfügung; so daß das Verhält nis: Wärmeumwandlung/Wärmeverlust sich zugunsten der Wärme umwandlung beziehungsweise des Wirkungsgrades verschiebt.

Der elektrische Widerstand des angeschlossenen Verbrauchers RL muß so eingestellt sein, daß die im Kondensator C enthaltene anfängliche Energie während der Entladungsperiode am Ver braucher abfällt und über den Gleichspannungswandler während der Ladeperiode wieder in den Kondensator zurückfließt. Die im Gleichspannungswandler entstehenden Umwandlungsver luste müssen aus der im Direktumwandler erzeugten Nutzener gie ergänzt werden. Die Wicklungen WB 1 und WB 2 sowie der Widerstand R dienen der Steuerung der Transistoren.

Claims

Elektrische Stromverdichtung, welche, in Verbindung mit einem Energie-Direktumwandler, wie Thermoelement, Thermionik-Konver ter, Solarzellen und andere, den Umwandlungswirkungsgrad von Wärme- beziehungsweise Strahlungsenergie in elektrische Ener gie erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß, zur Erreichung einer höheren Stromdichte in einem Direktumwandler, die elektrische Spannung des Direktumwandlers mit der elektrischen Spannung eines vom Direktumwandler angetriebenen Stromverdichters (oder mit einer aus einer anderen beziehungsweise fremden Quelle stammenden elektrischen Gleichspannung) in Reihe geschaltet ist.